2012年7月,大型强子对撞机上的两个实验组(ATLAS,CMS)宣布发现了希格斯(Higgs)粒子。这是标准模型中的最后一个被发现的粒子。粒子物理的标准模型在解释我们的自然界的时候取得了巨大的成功,但是也遇上了很多问题。首先,新发现的这个希格斯粒子是一个标量粒子,它的自能修正在标准模型中不受任何对称性的保护,会出现二次发散,从而引起自然性(Naturalness)问题。其次,正常物质只占整个宇宙物质能量组成的4%,而剩下的则是暗物质与暗能量,但是这两种成分都不能在粒子物理的标准模型的框架内被解释。同时,根据观测,整个宇宙的物质部分主要是由正物质组成。正反物质之间巨大的差异要求理论中有足够的CP破坏效应,但是标准模型也不能满足这个要求。针对标准模型中的这些不足,理论学家们提出了各种模型来补足标准模型,同时我们还需要利用各种实验来验证这些模型的正确性。论文主要从希格斯粒子相关物理,超对称模型以及暗物质三个方面入手,研究了希格斯粒子与τ轻子耦合的CP性质在大型强子对撞机上的唯象学,讨论了超对称模型中底夸克(b-quark)的超对称伴随子(sbottom)在大型强子对撞机上的新的探测道,并且也分析了超对称模型中的暗物质候选者处在一个特殊参数空间时,在各种暗物质实验中的探测情况。大型强子对撞机已经开始了在高能量区间的运行,各类暗物质实验也正在如火如荼地进行中,同时中国正负电子对撞机也在紧锣密鼓地预研中,现在是一个非常关键的时期,需要我们做好各方面的准备来迎接未来可能会出现的各种新物理的现象。